董光銀

摘 要:本文分析了現(xiàn)行電力變壓器檢修方式的弊端,提出了電力變壓器狀態(tài)檢修策略,為電力系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)提供可靠的決策方案,推進(jìn)狀態(tài)檢修工作的開(kāi)展。

關(guān)鍵詞:變壓器 狀態(tài)檢修 檢修策略

電力變壓器主要由干式變壓器和油浸變壓器組成,其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)適合狀態(tài)檢修。電力變壓器早期實(shí)行的是事故維修,即設(shè)備故障后再維修,對(duì)于大型設(shè)備,這種維修方式將造成停電等巨大損失。其后,發(fā)展成定期試驗(yàn)和維修,即預(yù)防性維修。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的大修和小修周期,只要運(yùn)行滿5年的變壓器就要進(jìn)行首次大修,首次大修后每運(yùn)行10年進(jìn)行一次大修,每年進(jìn)行一次小修。

但這種維修方式存在明顯的不足之處,如檢修時(shí)需停電、維護(hù)費(fèi)用比較高、維修不當(dāng)易造成設(shè)備損壞等等。因此必須發(fā)展以狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷為基礎(chǔ)的狀態(tài)檢修。

狀態(tài)檢修的前提是掌握設(shè)備的“健康狀況”及其發(fā)展趨勢(shì),并以此制定檢修方案。要實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修就要打破原來(lái)的管理模式,制定出便于執(zhí)行的變壓器狀態(tài)檢修策略,作為未來(lái)的檢修方向。由于現(xiàn)階段對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)及評(píng)估方法還不是很完善,實(shí)施科學(xué)狀態(tài)檢修還存在一定的困難。本文作者根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)提出變壓器的狀態(tài)檢修策略,為變壓器的狀態(tài)檢修提供有益的嘗試。

1 現(xiàn)行的變壓器檢修方式存在的問(wèn)題

定期檢修和巡視檢查中缺陷處理是現(xiàn)行變壓器的檢修方式。定期檢修存在一定問(wèn)題,比如大多數(shù)情況下按期檢修發(fā)現(xiàn)不了問(wèn)題,還要支出高額的檢修費(fèi)用,定期檢修沒(méi)過(guò)幾年發(fā)現(xiàn)變壓器存在缺陷不得不再次進(jìn)行大修。由于變壓器大修要求工期緊,對(duì)檢修工人技能和熟練程度要求比較高,在檢修過(guò)程中容易造成變壓器個(gè)別部件損壞,檢修完后造成變壓器故障,存在著修還不如不修的現(xiàn)象。有些試驗(yàn)比如耐壓試驗(yàn)會(huì)對(duì)設(shè)備絕緣造成損傷,影響變壓器的壽命。

2 變壓器的事故和故障類型

2 . 1 絕緣事故

變壓器的絕緣損壞事故約占總事故的70%～80%,有受機(jī)械力或過(guò)熱導(dǎo)致絕緣損壞,也有出廠時(shí)絕緣強(qiáng)度達(dá)不到要求或者絕緣受到了損害使強(qiáng)度降低不能滿足承受能力的要求。分析原因如下。

① 變壓器進(jìn)水受潮。主要有套管端部密封不嚴(yán)進(jìn)水,水冷卻器漏水,防爆筒內(nèi)積露,儲(chǔ)油柜內(nèi)有積水等。水分的存在會(huì)使變壓器絕緣油的擊穿強(qiáng)度降低從而造成絕緣事故,導(dǎo)致絕緣事故最多的部位是繞組、引線和圍屏,爬電的發(fā)展導(dǎo)致匝間、層間短路。

② 變壓器內(nèi)殘留的異物。變壓器器身內(nèi)殘留的金屬導(dǎo)體異物和雜質(zhì),因產(chǎn)生局部放電或?qū)⒔^緣磨損,在發(fā)生過(guò)電壓時(shí)或在正常的工作電壓下引起絕緣擊穿損壞。

③雷擊。變壓器中、低壓側(cè)防雷保護(hù)的耐雷水平太低和變壓器絕緣結(jié)構(gòu)薄弱造成雷擊時(shí)變壓器的接地短路事故。

2 . 2 過(guò)熱性故障

有由異常電流引起過(guò)熱,如環(huán)流和渦流引起的過(guò)熱,因?qū)щ娀芈冯娮柙黾有纬傻倪^(guò)熱,因散熱受阻造成的過(guò)熱等。

2 . 3 短路損壞事故

變壓器在運(yùn)行中遭受的各種短路事故,如單相對(duì)地、兩相間或兩相對(duì)地、三相之間的短路,其中以出口處短路最為嚴(yán)重。

3 變壓器的日常巡視檢查、定期試驗(yàn)檢修情況

3 . 1 日常巡視檢查

變壓器在運(yùn)行過(guò)程中,要進(jìn)行日常巡視檢查。主要是檢查變壓器附屬設(shè)備(風(fēng)扇電機(jī)、潛油泵、控制箱等)的運(yùn)行情況是否良好,變壓器溫度是否正常。采取紅外成像儀測(cè)量,能夠有效地發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部過(guò)熱、缺油等一些故障。

3 . 2 定期試驗(yàn)

主要按照《電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行。一共有35項(xiàng)內(nèi)容,常規(guī)試驗(yàn)項(xiàng)目有10幾項(xiàng)。有些項(xiàng)目堅(jiān)持執(zhí)行能夠有效地發(fā)現(xiàn)變壓器的一些故障,及時(shí)采取有效措施能夠避免事故擴(kuò)大,是生產(chǎn)中一種行之有效的手段。

3 . 3 在線檢測(cè)技術(shù)

3.3.1 局部放電在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

變壓器內(nèi)部出現(xiàn)故障或運(yùn)行條件惡劣,會(huì)由于局部場(chǎng)強(qiáng)過(guò)高而產(chǎn)生局部放電,對(duì)局部放電的檢測(cè),總體上可分為電氣測(cè)量法和非電測(cè)量法(包括超聲波法、光學(xué)法、測(cè)分解物法等)。

3.3.2 油中氣體的在線分析技術(shù)

長(zhǎng)期以來(lái),油浸變壓器油中的氣體成分和含量的氣相色譜分析法一直是判斷變壓器內(nèi)部狀態(tài)的重要手段。其原理是利用所采集的氣體濃度的相對(duì)比值,推測(cè)出油或油紙絕緣所處的裂解條件。

4 變壓器的狀態(tài)檢修策略

關(guān)于變壓器的狀態(tài)檢修策略有很多觀點(diǎn),每個(gè)單位都應(yīng)該結(jié)合自身的情況進(jìn)行。對(duì)于干式變壓器而言,基本上是免維護(hù)的,在此就不詳細(xì)論述了。

對(duì)于油浸變壓器而言,狀態(tài)檢修如何進(jìn)行？日常的維護(hù)消缺和大修如何進(jìn)行？應(yīng)該具體問(wèn)題具體分析。有的變壓器可能20年不用大修,有的變壓器不到10年就必須大修。應(yīng)該根據(jù)具體情況來(lái)制定檢修策略。

(1)日常巡視檢查分析變壓器的狀態(tài)是否良好。如果有問(wèn)題,是什么樣的問(wèn)題,要分析其是否需要大修才能解決。

(2)預(yù)防性試驗(yàn)結(jié)果是否正常。有人認(rèn)為有些試驗(yàn)應(yīng)盡量少做,比如交流耐壓試驗(yàn),因?yàn)檫@種試驗(yàn)會(huì)對(duì)變壓器的絕緣造成傷害,不利于設(shè)備的安全運(yùn)行。關(guān)于這個(gè)問(wèn)題,應(yīng)以《電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》為準(zhǔn)。對(duì)于大型變壓器來(lái)說(shuō),預(yù)防性試驗(yàn)是不會(huì)對(duì)變壓器的絕緣造成傷害的。例如變壓器油的色譜和微水分析、繞組的直流電阻測(cè)量、介質(zhì)損失測(cè)量等,都能夠及時(shí)及早的發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患。這在變壓器的維護(hù)實(shí)踐中得到了充分的證明。

有些試驗(yàn)方法、手段是非常有效的,如變壓器油的色譜分析。在變壓器運(yùn)行中,對(duì)變壓器絕緣油中所含氣體進(jìn)行分析。通過(guò)其所含氣體的成分就能夠分析出其存在哪些故障,從而使變壓器的一些早期故障被提前發(fā)現(xiàn),然后通過(guò)總的數(shù)據(jù)分析判斷出變壓器是否堅(jiān)持帶病運(yùn)行還是停電檢修。

這種方法在近20年來(lái)被廣泛應(yīng)用。像這樣的試驗(yàn)方法在今后的狀態(tài)檢修中應(yīng)該被不斷加強(qiáng)而不是被弱化。檢測(cè)周期應(yīng)該從1年1次縮短為1季度1次。一旦變壓器外部發(fā)生短路等故障時(shí)或者是色譜分析檢測(cè)發(fā)現(xiàn)異常時(shí),還應(yīng)該縮短檢測(cè)周期。

(3)變壓器所在系統(tǒng)是否發(fā)生過(guò)短路故障、接地故障、是否受到過(guò)過(guò)電流、過(guò)電壓的沖擊。據(jù)國(guó)網(wǎng)統(tǒng)計(jì)變壓器繞組抗短路強(qiáng)度不夠是造成2004年度變壓器損壞事故的第一大原因,而出口或近區(qū)短路是誘發(fā)變壓器短路損壞事故的首要原因。2004年度共發(fā)生這類損壞事故21臺(tái)次,占總損壞事故臺(tái)次的39.6%。

這對(duì)變壓器來(lái)說(shuō)也是非常重要的環(huán)節(jié),具體問(wèn)題要具體分析。如果變壓器的短路繞組線圈在外側(cè),發(fā)生變形的可能性就比較大。如果變壓器不方便停電,就要加強(qiáng)色譜分析試驗(yàn)并縮短周期,一旦有停電檢修的機(jī)會(huì),中型變壓器應(yīng)吊罩檢查,大型變壓器應(yīng)放油后進(jìn)入變壓器罩內(nèi)檢查。中型變壓器繞組發(fā)生變形的可能性非常大。如果變壓器的短路繞組線圈在內(nèi)側(cè),變壓器繞組發(fā)生變形的可能性不大,在停電檢修時(shí)應(yīng)該做變形試驗(yàn)進(jìn)行確定。

(4)與廠家及時(shí)溝通。了解所用變壓器型式在其他單位的運(yùn)用情況,出現(xiàn)過(guò)什么問(wèn)題。如果有同類型變壓器出現(xiàn)過(guò)設(shè)計(jì)方面的缺陷,應(yīng)及早做好大修的準(zhǔn)備。

(5)變壓器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)問(wèn)題。對(duì)于變壓器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備,比如色譜分析儀、局部放電儀等,目前安裝應(yīng)用還不太廣泛。一是因?yàn)檫@些儀器的檢測(cè)項(xiàng)目平時(shí)都能做到,比如色譜分析,日常也能做,而且比在線儀器精確度要高很多;二是安裝維護(hù)費(fèi)用也比較高,增加額外投資。本文建議在線監(jiān)測(cè)儀器安裝在帶病運(yùn)行的變壓器上會(huì)更加有效,也比較符合實(shí)際。

5 結(jié)語(yǔ)

變壓器的狀態(tài)檢修至少應(yīng)該打破原來(lái)定期檢修的模式,遵循需要檢修時(shí)就修,不需要檢修時(shí)就不修的原則,有問(wèn)題就解決問(wèn)題。緊緊抓住變壓器狀態(tài)檢修策略,既能夠保證變壓器安全運(yùn)行,又能夠減少不必要的檢修費(fèi)用。